随着当今科学技术的不断进步以及“中国智造2025”政策的引导,机器人技术在工业生产、医学医疗、军事活动以及家庭服务等领域都得到了较快、较好地发展。作为一种模拟人手臂的机器人,串联机械臂因具有运动灵活、通用性强、避障能力强、易于控制等优点,在工业生产中应用非常广泛。避障路径规划作为机械臂研究领域的关键技术之一,其效果好坏会对机械臂的控制效果产生重要的影响。因此,避障路径规划技术的研究对机械臂运动控制具有重要的理论意义和实际价值。本文以六自由度机械臂为研究对象,主要针对机械臂的运动学、避障路径规划算法进行了研究。首先,利用D_H方法建立了六自由度机械臂的运动学模型,在运动学模型的基础上对机械臂的正运动学公式进行了推导,提出了一种计算量较小的逆运动学封闭解的求解方法,并且利用Matlab软件对求解结果进行了验证。其次,分析了路径规划过程中机械臂与环境中静态障碍物之间的碰撞检测问题。主要介绍了圆柱包络法、AABB包围盒、包围球三种包络方法,根据机械臂的结构特点对其进行了模型简化。通过计算机械臂模型与障碍物模型的空间位置,求解出了碰撞检测问题的结果。第三,针对六自由度机械臂提出了一种改进的RRT算法。首先分析了机械臂关节空间和笛卡尔空间路径规划的优缺点,针对标准RRT算法随机性强、搜索效率低的缺点,引入了目标引导算法,提高了路径规划的效率。考虑到关节空间的距离度量,采用曼哈顿度量函数,更符合机械臂关节空间距离的实际意义。同时,为解决规划路径不平滑的问题,引入B样条平滑函数,使最终路径满足机械臂实际运动的要求。利用SimMechanics虚拟样机对改进算法进行仿真试验,验证了算法的有效性和优越性。最后,对六自由度机械臂控制系统进行了软硬件设计。利用德国倍福控制器、清能德创驱动器搭建了试验平台;利用TwinCAT3与Matlab/Simulink共同完成了机械臂的控制程序。经过试验验证,本文改进的RRT算法能够为机械臂规划出一条从起始点到目标点的无碰路径。